Строительные статьи

Получение листового бумажно-волокнистого отделочного материала из отходов

Современные требования к ком­фортности жилых и общественных помещений и энергосбережение обу­словливают повышенный интерес к строительным отделочным материа­лам с повышенными акустическими и теплоизоляционными свойствами.

Тепло - и звукоизоляционные отделочные материалы объединяет одно основное свойство — порис­тость. Наиболее распространенными являются материалы войлочной и ячеистой струлстуры. Из отделочных материалов войлочной структуры можно выделить древесноволокнис­тые и бумажно-слоистые плиты [1,2]. Однако они в большинстве своем яв­ляются сравнительно плотными, то есть низкопористыми и не могут быть отнесены непосредственно к тепло- звукоизоляционным.

Наиболее эффективными являют­ся ячеистые неорганические (типа пе­ностекла. пенобетона, пеногипса) и органические (пенопласты) мате­риалы [3. 4]. Не рассматривая до­стоинства и недостатки упомянутых выше отделочных материалов, можно отметить их относительно высокую стоимость по сравнению с отделочны­ми материалами, полученными с ис­пользованием отходов производства.

Ниже излагаются результаты ис­следований возможности получения листового отделочного материала типа теплозвукоизоляиионного из бумажных отходов (макулатуры) и от­ходов производства линолеума на ворсовой основе. Бумажная макула­тура, обработанная соответствующим образом, выполняет в данном случае роль матрицы-связуюшего, а измель­ченные отходы линолеума на ворсо­вой подложке придают получаемому материалу необходимую пористость.

Предварительная подготовка бу­мажной макулатуры включает из­мельчение и последующее замачи­вание с перемешиванием до образо­вания однородной пульпы. Отходы производства линолеума преиму­щественно в виде лент боковых обрезов, содержащие 90—95% вор­совой подложки и 5—10% поди­ви нидхлоридной пленки, также подвергаются измельчению. Из­мельченные отходы представляют распушенную массу с равномерно распределенными в ней вкраплени­ями крошки поливннилхлорида.

Смесь приготовлялась путем до­бавления в водно-бумажную пульпу измельченных отходов линолеума в количестве 5—20 мае. % сухой бумаж­ной макулатуры при относительно ин­тенсивном перемешивании.

Бумажная масса должна полно­стью обволакивать распушенные отходы линолеума, выполняющие роль упругого каркаса. В качестве наполнителя использовалась также древесная пыль, яаляюшаяся отхо­дом деревообработки.

Полученная жидкая смесь про­цеживалась или отжималась от из­лишков воды до пастообразного состояния. Формование образцов материала в виде пластин осуществ­лялось в прессе путем нанесения равномерного слоя пастообразной массы между обогреваемыми пли­тами и последующего прессования при давлении 5—10 МПа и темпера­туре 130°С в течение 30 мин.

Выбор режимов формования обу­словливался сл еду ю щи м и обстоя - тельствами: так как исходная смесь не обладает текучестью, то давление призвано придать смеси необхо­димую плотность с одновременным отжимом остаточной влаги; темпера­тура прессования должна быть доста­точной для плавления поливинил - хлорид ной крошки (больше 130°С) и сушки; время прессования подбира­ется экспериментально из условия полного высушивания материала. При этом целлюлозные волокна бу­маги, а также лавсановые или шер­стяные волокна линолеум ной под­ложки при выбранной температуре не плавятся. П ВХ-включения в виде крошки расплавляются при этой тем­пературе, образуя сравнительно ред­кие узлы, скрепляюшие волокна.

Сформированная структура ма­териала обеспечивает необходимую пористость, которая может в опре­деленных пределах регулироваться составом смеси и давлением прес­сования. Состав исследованных композиций, режим прессования и некоторые физико-механические свойства приведены в таблице.

Разрушающее напряжение при изгибе определялось согласно ГОСТ 4648—71, прочность при рас­тяжении — по ГОСТ 11262-80, вла- гопоглошение — по ГОСТ 4650—80. Коэффициент теплопроводности определялся по методике измере­ния теплопроводности пенопластов [5]. Коэффициент звукопоглоще­ния — согласно методике [6J.

Введение добавок цемента и гипса в исследуемые составы обус­ловлено необходимостью увеличе­ния твердости изделий.

Представленные данные свиде­тельствуют о том, что кажущаяся плотность существенно не изменя­ется в пределах вариации составов. Добавление отходов линолеума до­вольно резко снижает кажущуюся плотность композитов, очевидно, вследствие увеличения пористости, в то время как прочностные показа­тели в значительной степени зави­сят от их состава. При этом измене­ние состава композита в большей мере сказывалось на прочности при изгибе, чем при растяжении.

Добавление в исходный материал измельченных отходов линолеума значительно увеличивает прочность при изгибе, что весьма существенно с точки зрения уменьшения ломкости листов при монтаже и объясняется волокнистой природой отходов ли­нолеума. Прочность при растяжении, наоборот, снижается и затем возрас­тает при добавлении в состав компо­зита древесной пыли.

Снижение разрывной прочности обусловлено уменьшением кажущей­ся плотности материала. Твердость колеблется в пределах 5,9—10 кг/мм2 (по Бринеллю), и эти колебания хо­рошо согласуются также с изменени - ями кажущейся плотности.

Из таблицы видно, что исходный материал, т. е. состоящий только из бумажной макулатуры, обладает сравнительно высоким влагопогло - шением. Введение в него гидрофоб­ных отходов линолеума примерно на 20—25% снижает алагопоглошение, что объясняется уменьшением в композите доли гидрофильного ма­териал. В свою очередь добаазение в композит цемента приводит к возра­станию величины этого показателя.

Коэффициент теплопроводности исследованных композитов пример­но в три раза меньше таковых для сплошных полимерных материалов |7| и в три раза больше коэффициен­тов теплопроводности пенопластов [8, 9J. Коэффициент звукопоглоще­ния при этом незначительно изменя­ется в пределах изученных рецептур­ных составов и по величине лежит в области коэффициентов звукоизоля­ции обычно применяемых для этих целей материалов [10].

Таким образом, по основным фи­зи ко - меха н и чес ки м п оказател я м раз - работанные материалы вписываются в рамки традиционных теплозвуко- изоляционных материалов и могут быть использованы для этих целей.

Для получения материалов на основе бумажной макулатуры и от­ходов производства линолеума в ви­де листов толщиной 4—10 мм может быть применена технологическая схема, предстааленная на рисунке.

Согласно этой схеме бумажная макулатура подвергается измель­чению в измельчителе типа дисмемб - ратора или дезинтегратора и поступа­ет в емкость для приготовления вод­ной пульпы. Длинномерные обрез­ные отходы линолеума предваритель­но измельчаются на любом режущем оборудовании или дробильных валь­цах и затем подвергаются оконча­тельному измельчению — распушке в измельчителе роторного типа (дис - мембраторе или дезинтеграторе). По­лученная масса дозируется в смеси­тельную емкость с водной бумажной пульпой. Сюда же поступают необхо­димые целевые добавки (древесная пыль, цемент, гипс и пр.). Получен­ная смесь распределяется слоем не­обходимой толщины на перфориро­ванном поддоне, где происходит слив воды. Затем полученный слой смеси отжимается от излишков воды и раз­мешается в межплитном пространст­ве многоэтажного обогреваемого пресса. Плиты пресса должны быть снабжены дренажным слоем в виде мелкоячеистой металлической сетки для удаления остатков влаги в про­цессе прессования. Прессование осуществляется при температуре 130—140°С и даалении 10-15 МПа в течение 30-40 мин. Полученные листы выгружаются из пресса, кром­ки листов обрезаются, и они поступа­ют на завершающие операции.

В заключение следует отметить, что производство листового тепло - звукоизоляционного материала це­лесообразно организовывать непо­средственно на предприятиях по из- готоале н и ю л и нол еу ма.

Список литературы

1. Белоусов Е. Д. Облицовка синте­тическими м атериал ам и. М.: Высшая школа. 1975. 271 с.

2. Го. юнт III. Н. Применение эффек - тивных материалов при ремонте жилых и общественных помеще­ний. М.: Стройиздат. 1979. 136 с.

3. Научные исследования в области повышения качества ограждаю­щих строительных конструкций / Под. ред. К. В. Панферова. М.: Стройиздат, 1982. 228 с.

4. Базганова И. С., Шамов И. В., Ту­рецкий Л. В. Ц Пластические массы. 1977. N9 5 С. 48-49

5. Романсиков И. Г. Физико-механи - ческие свойства пенистых пласт­масс. М.: Комитет стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР. 1970.

6. Шамов И. В., Селиверстов П. И. / В кн. Методы физи ко-механиче­ских испытаний пенопластов М.: НИИТЭХИМ,1976. С. 4.

7. Промышленные полимерные композиционные материалы / Пол. ред. М. Ричардсона/ Пер. с англ. М.: Химия, 1980. 472 с.

8. Дульнев Г. И., Заринняк Ю. П. Теп­лопроводность смесей и компо­зитных материалов. JI.: Энер­гия, 1974. 264 с.

9. Дементьев А. Г., Тараканов О. Г. Структура и свойства пеноплас­тов. М.: Химия, 1983. 171 с.

10.Справочник строителя-отделоч - ника / П. Н. Швец и др. Киев.: Вуд1вельник. 1974

Современный уровень техноло­гии требует увеличения интенсив­ности процессов, прохоляших в высокотемпературном промышлен - ном оборудовании наряду с > величе - нием энерго - и ресурсоэффективно - сти производства. Продление срока службы основных агрегатов, сокра­щение ремонтного цикла и увеличе­ние межремонтного периода работы такого оборудования при этом неиз­бежно вызывают ужесточение требо­ваний к жаростойким материалам.

Жаростойкие теплоизоляцион­ные матери азы используются в каче­стве конструкционно-теплоизоляци­онных материалов при строительстве и реконструкции высокотемператур­ных агрегатов, что способствует сни­жению потерь тепла и. следователь­но, его аккумуляции. Благодаря это­му достигается не только экономия энергии, но и повышается качество продукции за счет обеспечения ус­тойчивой равномерности внутрипеч - ной температуры, увеличивается вы­ход кондиционной продукции и улучшаются условия труда, что делает возможным значительное повыше­ние производительности.

Вместе с тем традиционные жаростой кие констру киионно-теп - лоизоляционные материалы (пер - литоглиноземистые, керамоверми- кулитовые, облегченные шамотные, пенокорундовые, пенодинасовые и др.) требуют использования как де­фицитного сырья, так и сложной энергоемкой технологии изготовле­ния, включающей неоднократное нагревание сырья и полуфабрикатов до высокой температуры.

Перспективным путем решения указанной проблемы является использование ячеистого бетона — наиболее эффективного конструкци- онно-те плои зол ятю иного материа­ла. Однако обычный ячеистый бетон характеризуется низкой жаростойко­стью, обусловленной деструктивным характером дегидратации цементно­го камня на основе традиционных вя­жуших. В связи с этим бьш сделан вы­вод о целесообразности использова­ния хля производства жаростойкого ячеистого бетона эффективного жа­ростойкого вяжушего — щелочного алюмосиликатного связующего.

Щелочное алюмосиликатное связующее — новый вид гидравли­ческих вяжущих веществ, разра­ботанный в Государственном на- учно-исследовательском институте вяжуших веществ и материалов им. В. Д. Глуховского (Киев, Украи­на) [1]. Особенностью этого связу­ющего является преобладание в составе новообразований неоргани­ческих полимерных структур - ана­логов природных цеолитов |2], что предопределяет как высокую долго­вечность [3], так и высокие эксплу­атационные свойства материалов на его основе — прочность, жаростой­кость [4] и др. Кроме того, данное связующее характеризуется эколо­гической чистотой и высокой тех­нологичностью, то есть свойства материалов на его основе можно ре­гулировать в широких пределах.